第四章 机床夹具设计

机械制造装备设计第四章机床夹具设计

第一节概述

一、机床夹具的分类

1、按机床夹具的使用范围分类⑴通用夹具：通用性强—单件小批量生产；⑵专用夹具：用于特定工序—成批生产和大批量生产；⑶可调整夹具和成组夹具：有一定可调整性，可更换部分元件，调整部分装置；可调整夹具：同类产品，不同品种生产；成组夹具：尺寸、结构、工艺相似件，适合多品种、中小批量生产；⑷组合夹具：由标准化元件构成—单件小批量生产中位置精度要求较高零件；⑸随行夹具：定位、夹紧、运载工具—自动线、柔性制造系统。第一节概述

2、按使用机床分类可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。3、按夹紧的动力源分类可分为气动夹具、手动夹具、液压夹具、气-液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。二、机床夹具的作用及组成

1、机床夹具的作用⑴保证加工精度：

定位——获得正确的位置；夹紧——加工过程中保证工件在正确的位置上不变。第一节概述

⑵提高生产率：减少辅助时间。⑶扩大机床的适用范围。⑷减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

2、机床夹具的组成

⑴定位元件及装置——确定工件正确位置；⑵夹紧元件及装置——固定工件于已获得的正确位置；⑶导向及对刀元件——确定工件与刀具之间的距⑷动力装置——减轻劳动强度，提高生产效率；⑸夹具体——将各元件连为一体；与机床安装一体；⑹其它元件及装置——定向键等（铣、镗）。

定位、夹紧、夹具体三部分不可缺少第一节概述

第一节概述

3、工件在夹具中加工时的加工误差工件在夹具中加工时的加工误差是由工艺系统各环节的动、静态误差共同影响的结果。合理的夹具可以减小或排除机床、刀具等对工件加工精度的影响。⑴安装误差指工件在夹具中安装有关的加工误差，用ΔAZ表示。包括工件在夹具中定位不准确时造成的加工误差（定位误差ΔD

）和工件在夹具中夹紧时工件和夹具变形造成的加工误差（夹紧误差ΔJ）。⑵对定误差指夹具相对刀具及切削成形运动的位置有关的加工误差，用ΔDD表示。包括刀具的导向或对刀误差，即夹具与刀具的相对位置误差（夹具对刀误差ΔD

A）和夹具在机床上的定位和夹紧误差，即夹具的相对位置误差（夹具位置误差ΔW）。第一节概述

⑶加工过程误差指工件在加工过程中与一些因素有关的加工误差，用ΔGC表示。包括加工方法的原理误差、工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分（如机床、刀具、量具等）的静精度和磨损等组成的加工误差。

为了得到合格的产品，必须使各项加工误差之和小于或等于规定的工件的相应误差，即：

ΔAZ+ΔDD+ΔGC≤δ第二节工件的定位和夹具的定位设计

一、工件的定位

1、工件定位原理夹具设计时原则上选择工艺基准为定位基准，符合六点定位原理。第二节工件的定位和夹具的定位设计

六点定位原则是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工作的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。每个点都必须起到限制一个自由度的作用，绝不能用一个以上的点来限制同一个自由度，六个点不能随意布置。

2、完全定位和不完全定位将工件的六个自由度完全限制，成为完全定位。需要限制的自由度少于六个时，成为不完全定位。

3、欠定位和过定位需要限制的自由度没有完全被限制，称为欠定位。需要限制的自由度被两个或者两个以上的约束重复限制，称为过定位。欠定位不能保证位置精度，绝不允许。过定位有时是允许的，如以平面定位加工等。第二节工件的定位和夹具的定位设计

二、典型表面的定位方式及定位元件定位元件包括平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面等定位元件。

1、平面定位元件在机械加工中，利用工件上一个或几个平面作为定位基面来定位工件的定位方式称为平面定位。以平面作定位基准所用定位元件主要是基本支承，包括固定支承（支承钉、支承板）、可调支承和自位支承及辅助支承。

⑴

固定支承

在夹具体上，支承点的位置固定不变的定位元件称为固定支承。可选择支承钉和支撑板。（P155，图4-7）

支承钉有：平头、球头、网纹头。平头支承钉可以减少摩擦，避免定位表面压坏，用于精基准定位。

第二节工件的定位和夹具的定位设计第二节工件的定位和夹具的定位设计第二节工件的定位和夹具的定位设计

球头支承钉容易保证它与工件定位基准面间的点接触，其位置相对稳定，但易磨损，多用于粗基准定位。网纹头支承钉能产生较大的摩擦力，但网纹槽中的切削不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承钉，限制一个自由度；在同一个平面内，两个自由度限制两个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。支承板常用于大、中型零件的精基准定位。平面型支承板结构简单，但沉头螺钉处清理切削比较困难，适合作侧面和顶面定位。带斜槽型支承板，在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切削，适合作底面定位。当工件定位平面较大时，用几块支承板组合成一个平面。一块支承板相当于两个支承钉。第二节工件的定位和夹具的定位设计

⑵可调支承在夹具体上，支承点的位置可以调节的定位元件称为可调支承。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以调整，但必须锁紧。一个可调支承限制一个自由度。第二节工件的定位和夹具的定位设计

⑶自位支承支承点的位置在定位的过程中，能随工件定位基准面位置的变化而自动调整，与之相适应的定位元件称为自位支承。工件的定位基准面不连续，或为台阶面，或基面有角度误差时，为了使两个或多个支承的组合只限制一个自由度，为避免过定位常使用自位支承。第二节工件的定位和夹具的定位设计

⑷辅助支承在夹具中，只能起提高工件支承刚度或起辅助定位作用的定位元件称为辅助支承。辅助支承是在工件定位后才参与支承，只提高工件刚度和稳定性、承受切削力和辅助定位的作用。不能限制工件自由度。第二节工件的定位和夹具的定位设计

辅助支承的应用

1、2—支承板；3—辅助支承第二节工件的定位和夹具的定位设计2、圆孔表面定位原件圆孔定位元件有定位销和定位心轴。

⑴

定位销

在夹具中，以圆孔表面定位的工件使用的定位销一般分固定式和可换式两种。第二节工件的定位和夹具的定位设计

有时为了避免过定位，可将圆柱销在过定位的方向上削扁成菱形销。第二节工件的定位和夹具的定位设计

工件需要限制轴向自由度时，采用圆锥销。扁销适用于粗基准，圆锥面适用于精基准，可限制三个自由度，组合定位限制两个自由度。

第二节工件的定位和夹具的定位设计

⑵定位心轴定位心轴结构形式很多。

①小锥度心轴限制5个自由度，用于精加工中。第二节工件的定位和夹具的定位设计

②刚性心轴间隙配合，采用基孔制，定心精度不高，但装卸方便。过盈配合，定心精度高。还有弹性心轴、液塑心轴、定心心轴等，它们在完成定位的同时也完成工件的夹紧，使用很方便，但结构复杂。刚性心轴（a）间隙配合（b）（c）过盈配合第二节工件的定位和夹具的定位设计

3、外表面定位元件工件以外表面定位在生产中经常用到。经常使用的定位元件有V形块和定位套等。

①V形块不论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面，还是圆弧面，都可以采用V形块定位，其优点是对中性好，能使工件的定位基准轴线对中V形块两斜面的对称面上，而且不受定位基面直径误差的影响，安装方便。

第二节工件的定位和夹具的定位设计

第二节工件的定位和夹具的定位设计

除固定V形块外，还有活动V形块，可以用作定位夹紧元件，限制一个自由度。第二节工件的定位和夹具的定位设计

②定位套工件以外圆柱面在定位套筒中定位时，与心轴或定位销上的定位相同，只是外圆与孔德作用相反。短套限制两个自由度，长定位套限制四个自由度，锥面定位套限制3个自由度。半圆孔定位套与V形块类似。第二节工件的定位和夹具的定位设计

4、组合表面定位元件在实际生产中，经常遇到不是单一表面定位，而是几个定位表面的组合，称为组合表面定位。如平面与平面的组合、平面与圆孔的组合、平面与外圆表面的组合、平面与其他表面的组合、锥面与锥面的组合等。定位点数最多、起主要定位作用的定位表面为第一定位基准面或主要定位面或支承面；定位点数次多的定位表面称为第二定位基准面或导向面；定位点数为1的定位表面称为第三定位基准面或止动面。在加工箱体类零件时经常采用一面两孔组合（一个大平面及与该平面相垂直的两个圆孔组合）定位，夹具上相应的定位元件是一面两销。为了避免过定位，其中一销做成扁销，并限制一个自由度。第二节工件的定位和夹具的定位设计

根据给定的条件，已知工件上两圆柱孔的直径和中心距。设计定位夹具的步骤如下：

第二节工件的定位和夹具的定位设计

①确定夹具中两定位销的中心距L；把工件上两孔中心距及公差化为对称公差；②确定圆柱销的直径及其公差；根据孔的尺寸确定，公差按配合选择；③确定扁销的直径、宽度和公差；按表查得直径，选定宽度，再计算直径和公差。见P162.三、定位误差的分析与计算

1、定位误差及其产生的原因指一批工件在夹具中定位时，工件的工序基准在工序尺寸方向或加工要求方向上的最大变化量。原因：基准不重合误差、基准位移误差。

①基准不重合误差ΔB在定位方案中，若因工件的工序基准与定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差。第二节工件的定位和夹具的定位设计在上图中，铣削加工尺寸A和B，工件以底面和E面定位C是确定夹具和刀具相对位置的对刀尺寸，在一批工件的加工过程中，C是不变的，对尺寸A而言，工序基准是F面，定位基准是E面，两者不重合。工序基准F面是变化的，产生基准不重合误差。第二节工件的定位和夹具的定位设计

基准不重合误差的大小等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围。ΔB=Amax

-Amin=Smax-Smin=TS

当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差。当工序基准的变动方向与加工尺寸成夹角时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。

②

基准位移误差ΔY工件在夹具中定位时，由于定位副（工件的定位表面与定位元件的工作表面）的制造公差和最小配合间隙的影响，使定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致，造成加工误差，即基准位移误差。也称定位副制造不准确误差。在下图中，加工键槽，工序尺寸为A和B，工件以内孔D在圆柱心轴上定位，O是心轴轴心，即调刀基准，C是对刀尺寸。尺寸A的工序基准是内孔中心线，定位基准也是内孔中心线，第二节工件的定位和夹具的定位设计两者重合，即基准不重合误差为0。由于工件内孔面与心轴圆柱面有制造误差和配合间隙，使得定位基准与调刀基准不重合，当夹紧工件时，定位基准相对于调刀基准下降了一段距离，定位基准的位置变动影响了尺寸A的大小，造成了A的误差，这是基准位移误差产生的原因。第二节工件的定位和夹具的定位设计

基准位移误差的大小等于因定位基准与调刀基准不重合造成的工序尺寸的最大变动量。ΔY=Amax

-Amin=imax-imin=δi

基准位移误差是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于调刀基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。

例4-1在上图中，设A=40±0.1mm，D=φ50+0.030mm,d0=φ50-0.01-0.04mm,求加工尺寸A的定位误差？

解：因定位基准与工序基准重合，所以ΔB=0.在夹紧力的作用下，定位基准相对调刀基准作单向移动，方向与加工尺寸一致，即ΔY=Amax

-Amin=imax-imin=δiΔY=(δD+δd)/2ΔY=0.03mm第二节工件的定位和夹具的定位设计

2、定位误差的计算方法定位误差的计算方法有合成法和极限位置法两种。

①合成法由于定位基准与工序基准不重合，以及定位基准与调刀基准不重合是造成定位误差的主要原因，因此，定位误差是基准不重合误差与基准位移误差的矢量合成。若工序基准不在定位面上，则ΔD=ΔY+ΔB

若工序基准在定位基面上，则ΔD=ΔY

±ΔB式中符号确定方法：分析定位基面的直径由小变大时，定位基准的变动方向；再分析当定位基面直径作同样变化时，设定位基准的位置不变动，分析工序基准的变动方向，若相同，为正，不同为负。例4-2上图中求加工尺寸E的定位误差？解：定位基准与加工基准不重合，存在基准不重合误差。第二节工件的定位和夹具的定位设计

ΔB=δd/2定位基准与调刀基准不重合，存在基准位移误差，在夹紧力的作用下，定位基准相对调刀基准作单向移动，方向与加工尺寸一致，即ΔY=Amax

-Amin=imax-imin=δiΔY=(δD+δd)/2ΔY=0.03mm因工序基准不在定位基面上，所以ΔD=ΔY+ΔB例4-3图中求加工尺寸H的定位误差？

P166

例4-4P166第二节工件的定位和夹具的定位设计

②极限位置法采用极限位置法可直接计算出因定位而引起的加工尺寸的最大变动范围。见P168例题。

第二节工件的定位和夹具的定位设计

四、工件定位方案分析与设计

设计图示零件的铣削槽的夹具。第二节工件的定位和夹具的定位设计

第二节工件的定位和夹具的定位设计

方案a中，以工作面E作为主定位面，用支承板限制3个自由度，用短销与孔配合限制2个自由度。由于本工序垂直度要求的工序基准是轴孔中心线，工序基准与定位基准不重合，不利于保证垂直度。

方案b中，以孔位主要定位面，用长销限制4个自由度，用支承钉限制一个自由度，有利于保证垂直度，但不利于工件的夹紧，首先对支承钉夹紧不方便。方案c中，用长销限制4个自由度，用长条支承板限制2个自由度，一个旋转自由度被重复限制。属于过定位。一个旋转自由度没有限制。加挡销限制。第二节工件的定位和夹具的定位设计

定位误差分析计算

槽宽由铣刀保证，加工尺寸11.2±0.2mm的定位误差为0。因为工序基准与定位基准重合。垂直度误差计算工序基准与定位基准重合，没有基准不重合误差，只存在基准位移误差。查表计算。比较结果：要求垂直度误差计算结果小于给定的垂直度误差的三分之一。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计一、夹紧的目的及夹紧装置基本要求

目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。夹紧机构设计时一般应满足以下主要原则：1）夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置；2）夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或产生不允许的振动；3）使工件不产生过大的变形和表面损伤；4）夹紧机构必须可靠；5）夹紧机构操作必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯；6）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

第三节工件的夹紧及夹紧机构设计二、夹紧力的确定

夹紧力的确定就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。在确定夹紧力时，必须结合定位装置的结构形式和布置方式，并分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他作用于工件上的外力情况，在此基础上确定夹紧力的三要素。

1、夹紧力方向的确定①夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主要夹紧力应垂直主要定位基面。加工要求保证孔与端面A垂直。

第三节工件的夹紧及夹紧机构设计②夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。图a中为径向夹紧力，容易变形；图b中为轴向夹紧力，不容易变形。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计③夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

图a是合理的，图b不合理。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

2、夹紧力作用点的确定夹紧力的作用点是否得当，对工件定位可靠程度、夹紧变形的大小、夹紧装置的复杂程度及使用可靠性等有较大影响。确定夹紧力作用点时应遵循以下原则：①夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计②夹紧力的作用点应位于工件刚度较高的部位。

如连杆夹紧时夹紧两端，不能夹紧中间腹板的位置。③夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，使夹紧稳定可靠。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

3、夹紧力大小的估算

确定夹紧力的方向和作用点后，需确定夹紧力的大小。夹紧力过小，会引起加工过程中工件的位移；夹紧力过大，会使工件产生变形。在工作过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力的作用，夹紧力必须与上述作用力相平衡。在一般切削加工中、小工件时，起决定因素的是切削力矩；加工重大工件时，必须考虑重力的作用；高速切削时，不能忽视离心力和惯性力的作用。工件材质、加工余量大小、刀具的磨损及切削时的冲击等都是需要在设计夹紧力时必须考虑的因素。

F夹=KF计

F计为最不利的情况下由静力平衡计算求出的夹紧力。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计例4-6图示为平面铣削时工件的安装和加工情况，计算所需的夹紧力Fj。解：1、首先假定工艺系统是刚性体，加工过程中切削力稳定不变。

2、确定对工件最不利的瞬时状态，铣削合力FA将使工件绕O点转动，转动力矩为FAL，此力矩的大小随铣刀的切削位置的变化而变化，图中位置为对工件夹紧最不利的瞬时状态。

3、按静力平衡原理列出平衡式，计算夹紧力Fj。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计由平衡条件可得：

F1L1+F2L2=FAL不考虑压板与工件间的摩擦力，并不考虑工件的重力，设两板夹紧力相等，得

F1=F2=F计f/2

故F计=2FAL/f(L1+L2)4、计算实际所需夹紧力F夹

Fj=KF计第三节工件的夹紧及夹紧机构设计三、常用的夹紧机构

夹紧机构种类很多，基本夹紧机构分为：斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构。

1、斜楔夹紧机构利用斜面直接或间接压紧工件的机构成为斜楔夹紧机构。图a中，夹紧力小，安装费时。图b中，斜楔与滑柱组合使用。图c中，端面斜楔与压板组合使用。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

①斜楔的夹紧力

受力情况如上a图，建立平衡方程式：

F1+FRx=FQ

而F1=FJtanφ

1FRx=FJtan(α+φ

2)第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

所以FJ=FQ/[tanφ1

+tan(α+φ2)]设φ1=φ2=φ

，当α较小时（α<100），可得

FJ=FQ/tan(α+2

φ

)②斜楔自锁条件在图b中，为作用力FQ撤去后的受力情况。若要自锁，必须满足

F1>FRx

因F1=FJtanφ1FRx=FJtan(α-φ2)由于α、φ1、φ2都很小，有tanφ1=φ1,tan(α-φ2)=α-φ2所以有

α<φ1+φ2

斜楔自锁的条件为：斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。

一般钢件接触面的摩擦因数为0.10—0.15，摩擦角为8.5度以内，当α<10—14度时自锁。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

为保证夹紧自锁可靠，手动夹紧机构一般取α=6—8度。用气压或液压装置驱动的斜楔不需要自锁，课取α=15—30度。③斜楔的扩力比与夹紧行程夹紧力与作用力之比称为扩力比或增力系数。用i表示。i的大小表示夹紧机构在传递力的过程中扩大（或缩小）作用力的倍数。

i=1/[tanφ1+tan(α+φ2)]取φ1=φ2=6，α=10，可得i=2.6.

在作用力不大的情况下，夹紧力不大。在图c中，h为斜楔的夹紧行程，s为斜楔夹紧工件过程中移动的距离，由于斜楔的长度的限制，要增大夹紧行程，就得增大斜角，而斜角过大，就不能自锁。常采用双斜角斜楔。斜楔机构简单，有自锁性，能改变夹紧力的方向，且斜角越小，增力越大但夹紧行程小。用于机动夹紧中，不单独用。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

2、螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。结构简单，容易制造。螺旋升角小，自锁性能好，夹紧力和夹紧行程均较大，在手动夹具中应用较多。螺旋夹紧机构实际上是一个可以展开的斜楔夹紧机构。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

3、偏心夹紧机构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构成为偏心夹紧机构。偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变形。常用的偏心件：偏心轮和偏心轴。用于夹紧力不大，振动较小的场合。

第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

4、定心夹紧机构能同时实现对工件定心、定位和夹紧作用的夹紧机构。能使工件的某一轴线或对称面位于夹具中的指定位置，即实现定心夹紧作用。与工件定位基面相接触的元件既是定位元件，又是夹紧元件，称为定心—夹紧元件。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

5、联动夹紧机构同时对工件上的几个点或多个工件同时加紧，采用联动夹紧机构。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计四、夹紧机构的动力装置

夹紧机构分：

1、气动夹紧装置气动夹紧装置所使用的压缩空气是由空压站供给，压力基本恒定。特点如下：

①夹紧力基本恒定；②夹紧动作迅速，省力；③由于压缩空气是可以压缩的，故夹紧刚性差；

④压缩空气的工作压力较小，气动夹紧装置的直径大于液压，夹紧装置结构庞大。典型结构如下图：1—分水滤油器2—调压阀3—油雾器

4—单向阀5—方向控制阀6—气缸7—气压继电器第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

2、液压夹紧装置利用压力油作为动力，通过中间传动机构或直接使夹紧件来实现夹紧动作。与气压夹紧比具有如下优点：

①压力油工作压力较高，因此液压缸尺寸较小，不需增力机构，夹紧装置紧凑；

②压力油具有不可压缩性，夹紧装置刚度大，工作平稳，夹紧可靠；③夹紧装置操作简便，噪声小，容易实现自动化夹紧。

3、气--液联合夹紧装置

4、其他动力装置

①真空夹紧②电磁夹紧③其他方式夹紧重力、惯性力、弹性力。第三节工件的夹紧及夹紧机构设计

图a为未夹紧状态，图b为夹紧状态

1—封闭腔2—橡胶密封圈3—抽气口第四节夹具的其他装置包括导向装置、对刀装置、分度装置、对定装置。

一、孔加工刀具的导向装置刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头和镗杆的支撑以提高其刚度，减少刀具磨损，确保孔加工的位置精度。

1、钻孔的导向钻头的导向采用钻套，钻套分固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。

第四节夹具的其他装置

钻套的高度H和钻套底端与工件的距离h。

H=（1-2）d，d小于5时，H大于2.5d。

h=(0.6—0.7)d铸铁；h=(0.7—1.5)d,钢；第四节夹具的其他装置二、镗孔的导向镗床夹具（又称镗模）与钻床夹具相似，其引导刀具的导向元件称为镗套。分固定式镗套和回转式镗套。

1、固定式镗套在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。镗套与镗杆有相对运动和轴向移动，存在磨损，不利于长期保持精度，只适于低速情况下工作。第四节夹具的其他装置

2、回转式镗套镗套在镗孔的过程中随镗杆一起转动，与镗杆有相对的轴向移动（进给运动），磨损小，适于高速情况下工作。第四节夹具的其他装置二、对刀装置在铣床或刨床夹具中，为保证加工面的位置精度，设置对刀装置调整刀具相对工件的位置。或者采用试切法对刀。第四节夹具的其他装置

3、分度装置分度装置分为：回转分度装置和直线分度装置。回转分度装置分为：立轴式、卧轴式和斜轴式。分度装置的组成：转动或移动部分、固定部分、对定机构、锁紧机构。轴向分度和径向分度。第四节夹具的其他装置

第四节夹具的其他装置四、对定装置在进行机床夹具总体设计时，要考虑夹具在机床上的定位、固定，才能保证夹具（含工件）相对于机床主轴（或刀具）、机床运动导轨有准确的位置和方向。夹具安装在机床工作台上（如铣床、刨床和镗床夹具）或者安装在机床主轴上（如车床夹具）。铣床夹具用两个导向键定位。第四节夹具的其他装置车床主轴夹具定位。第五节机床专用夹具的设计方法一、机床专用夹具设计步骤分四步：设计前德准备、总体方案的确定、夹具装配图的绘制和夹具零件图的绘制。

⑴收集并研究与设计有关的各种原始资料；⑵确定夹具的类型和总体布局，绘出夹具结构草图；⑶绘制夹具总装配图；⑷绘制夹具元件的零件图；⑸整理并修正机床夹具设计说明书。二、确定夹具的主要尺寸、公差和技术要求1、夹具总装图上应标注的几类尺寸

①夹具外形上的最大尺寸；②影响定位精度的尺寸；③影响对刀精度的尺寸和公差；④影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差；⑤影响夹具精度的尺寸和公差；⑥其他装配尺寸和公差。

第五节机床专用夹具的设计方法

2、夹具的公差

①直接与工件的加工尺寸公差有关的夹具精度；②与工件加工尺寸公差无关的夹具精度。

3、夹具的技术要求

三、夹具精度的验算

1、定位误差是影响工件加工精度的因素之一

2、在使用机床夹具加工工件时，机床夹具的安装误差、刀具的调整误差及加工方法误差等也会对工件的加工精度产生影响。各误差应满足下列误差不等式才能加工出合格的工件。ΔD+ΔA+ΔT+ΔG≤TG第五节机床专用夹具的设计方法

⑴

机床夹具的安装误差ΔA

夹具的安装误差一般由下列两种情况造成：

①

因夹具的定位元件与夹具的安装面之间位置不准确所引起的误差。

②

因夹具安装面的制造误差及与机床安装面不准确而引起的误差。⑵刀具的调整误差ΔT

刀具的调整误差包括刀具引导及对定两项误差。前者是指刀具与导向元件或对刀元件结合不准确所引起的引导误差；后者是指刀具相对于夹具的定位元件位置不准确所引起的对定误差；

⑶加工方法误差ΔG加工方法误差是加工过程中有关因素产生的误差。其影响因素如下：第五节机床专用夹具的设计方法

①与机床工作精度有关的误差如主轴的径向、轴向圆跳动；主轴回转轴线与导轨的相互位置精度。如平行度、垂直度误差等。

②与刀具有关的误差如刀具的几何形状误差；刀具结构自身各几何要素的相互位置误差及因刀具磨损所造成的误差。

③与调整有关的误差如对刀调整时的人为误差；加工过程中的测量误差。

④与变形有关的误差如由于切削力和切削热的作用，而引起工艺系统的弹性变形和热变形而产生的误差。

⑷

当误差不等式不能满足时，可根据机床精度、刀具精度、磨损和系统可能变形等因素来分别处理。其中常用的措施为：①减小工件在夹具中的定位误差主要措施有：1）在不增加夹具结构复杂程度的前提下，应尽量采用基准重合原则；2）若有可能，应尽量用平面定位副代换其它定位副；第五节机床专用夹具的设计方法

3）酌情压缩与定位误差有关的几何参数的工序公差（即提高工序精度）4）采用高精度自动定心结构或采用划线调整法使工件在夹具中接近理想位置。

②减小夹具在机床中的安装误差主要措施有：1）提高夹具安装元件的精度及夹具安装元件与机床结合面的结合精度；2）在夹具体上设置工艺基面，以便在机床上校正夹具的位置；3）适当提高定位元件与安装元件间的位置精度至可行、可度量的数值；4）直接利用定位元件找正夹具在机床上的位置，以减小安装误差；5）调整时，在使用夹具的机床上就地加工过渡连接件或定位元件的工作表面，借以降低或消除夹具的安装误差。第五节机床专用夹具的设计方法

③减小刀具的调整误差主要措施有：1）提高引导副自身的配合精度；2）采用合理工艺性结构，为提高引导元件（或对刀元件）对定位元件间的高位置精度提供结构保证；3）总装时采用告精度设备，直接加工引导件（或对刀元件）的安装面（如钻模板上安装钻套的底孔、铣床夹具上安装对刀块的结合面等），直接保证引导件（或对刀元件）对定位元件的高位置精度要求。④减少加工方法误差主要措施有：1）合理确定加工方法误差在工序位置公差中的占用量；2）改用高精度、高刚度机床；3）减少夹具的组成环数、合理使用辅助夹紧装置、提高系统刚度；4）尽量使夹紧力的指向与切削力同向并指向固定支承，降低夹具重心、忌用受压失稳元件并采用吸振结构，以改善系统刚度。第五节机床专用夹具的设计方法

四、夹具设计实例如图4—1所示，加工连杆零件上的8个槽的尺寸。

1、工件的加工工艺分析

2、确定夹具的结构方案⑴确定定位方案，设计定位元件①确定工件需要限制的自由度，选择定位基准；

②选择定位元件的结构尺寸，确定其在夹具中的位置；

③定位误差的分析计算。⑵确定对刀装置⑶夹紧方案选择和夹紧机构设计⑷夹具体及总体方案设计

3、绘制夹具总装配图，标注夹具的主要尺寸、公差和计算要求。

4、绘制夹具零件图第六节典型机床夹具的结构特点钻床夹具一、钻床夹具的特点和主要类型钻床夹具的主要特点：

在钻床夹具上，一般都装有距定位元件一定距离的钻套，通过它引导刀具就可以保证被加工孔的坐标位置，并防止钻头在切入后的偏斜。钻床夹具从结构上可分为：⑴固定式钻床夹具加工中这种钻床夹具相对于工件的位置保持不变。常用于立式钻床上加工较大的单孔，或在摇臂钻床、多轴钻床上加工平行孔系。⑵回转式钻床夹具这类钻床夹具有分度、回转装置，能够绕一固定轴线（水平、垂直或倾斜）回转，主要用于加工以某轴线为中心分布的轴向或径向孔系。第六节典型机床夹具的结构特点⑶翻转式钻床夹具它象一个多面体那样可以作不同方位的翻转，翻转时连同工件一起手工操作。如工件尺寸较小，批量也不大，工件上有不同方位上的孔要在一个工序内完成，采用翻转钻床夹具比较方便。⑷盖板式钻床夹用于加工工件上的小孔。⑸滑柱式钻床夹具这是一种标准化，通用可调整夹具，其定位元件、夹紧元件和钻套可根据工件的不同来更换，而钻模板、滑柱、夹具体及传动、锁紧等可以继承不变。二、钻套和钻模板设计钻套的作用：确定被加工工件上孔的位置，引导钻头、扩孔钻或铰刀并防止在加工过程中发生偏斜。

第六节典型机床夹具的结构特点钻模板与夹具体的联结是保证钻床夹具精度的重要零件。按钻模板在夹具体上的联接方式可分为以下几种：（1）固定式钻模板（2）铰链式钻模板（3）可卸式钻模板（4）悬挂式钻模板

三、钻床夹具结构的选择在进行钻床夹具类型选择时，以下的注意点可供参考：被钻孔的直径大于10mm时（特别是钢制件），钻床夹具应固定在工作台上.翻转式钻床夹具适用于加工中小工件。否则应采用回转式钻床夹具。当加工几个不在同心圆周上的平行孔系时，如工件加夹具的总重比较大时应采用固定式夹具在摇臂钻床上加工。如生产批量较大，则可在立式钻床上采用多轴传动头进行加工。第六节典型机床夹具的结构特点4)对于孔的垂直度、孔距精度要求不高的中小型工件，宜优先采用滑柱式钻床夹具，以缩短夹具的设计、制造周期。一般孔的垂直度要求小于0.1mm，孔距位置公差小于±0.15mm，如不采取特殊措施，即不宜采用滑柱式钻床夹具。5)钻模板和夹具体为焊接结构的钻床夹具，因焊接应力不能彻底消除，精度不能保证，故一般只在工件孔距公差大于±0.15mm时才采用。6)工件被加工孔对于定位基准面的距离公差或孔距公差小于0.05mm时，只有采用固定式钻模板和固定式钻套才能保证。

车床夹具一、车床夹具的主要类型和工作特点工作特点各种表面是围绕机床主轴的旋转轴线形成的；车床夹具的两种基本类型①

安装在车床主轴上的夹具：

第六节典型机床夹具的结构特点各种类型的心轴及其带动装置、通用的和专用的卡盘②安装在车床拖板上的夹具二、专用卡盘的设计要点在设计专用卡盘时应注意以下几个基本问题。1、定位装置设计的要点定位装置的布置，主要是使设计基准安置在距离机床主轴轴线某一正确位置上。2、夹紧装置设计要点夹紧装置所产生的夹紧力必须足够，自锁性能要可靠。3、夹具体及其与机床的连接

为保证工作安全，要求夹具体是圆柱形的。夹具体的形状应注意防止切屑和冷却液的飞溅，或连续切屑缠绕可能引起的不便等。夹具的结构应力求简单、悬臂尺寸要短，使重量轻而刚性好。第六节典型机床夹具的结构特点车床夹具在机床主轴上的安装一般有两种方法：1）对于小卡盘，可通过锥柄安